(57)【要約】  指装着デバイスは、指装着ユニットを含み得る。指装着ユニットは、力センサ、加速度計、及び他のセンサなどの構成要素、並びに触覚出力装置のための支持構造体として機能する本体を、各々有し得る。本体は、ユーザの指の爪に隣接して静止する部分に結合された側壁部を有し得る。本体は、金属などの変形可能な材料から形成され得て、又は磁気引力、ばね、若しくは他の構造体を用いて互いに結合された、摺動本体部などの調節可能な構造から形成され得る。各指装着ユニットの本体は、本体がユーザの指の指先に結合されたとき、各指の指の腹が露出されたままされる、Ｕ字型断面外形を有し得る。制御回路は、センサを用いて、指押圧入力、横方向の指動作入力、及び指タップ入力を収集し、触覚出力デバイスを用いて、触覚出力を提供し得る。
2019526864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの指に装着されるように構成され、前記指は、一面に指の爪を、反対の面に指の腹を有する指先を有する指装着デバイスであって、
前記指先に結合するように構成され、前記指先の前記指の爪を覆い、前記指先の前記指の腹を露出されたままにする本体と、
前記本体と結合された触覚出力デバイスと、
触覚出力を前記ユーザの指に、前記触覚出力デバイスを用いて提供するように構成された制御回路とを、備える、指装着デバイス。
【請求項２】
前記本体に結合された加速度計を更に備え、前記制御回路は、前記加速度計を用いて指タップ入力を収集するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項３】
力センサを更に備え、前記制御回路は、前記指で表面に印加された指圧に関連付けられた、前記力センサからの前記指タップ情報及び力情報を無線送信するように構成された、無線通信回路を含む、請求項２に記載の指装着デバイス。
【請求項４】
前記本体に結合された光学センサを更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項５】
前記本体に結合された発光ダイオードを更に備える、請求項４に記載の指装着デバイス。
【請求項６】
前記本体は、互いに対し移動するように構成された第１及び第２の本体部分を備え、前記指装着デバイスは、前記第１及び第２の本体部分を引き寄せるように構成された、前記第１及び第２の本体部分間を連結する、偏倚構造体を更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項７】
前記本体は、ポリマーで被覆された変形可能な金属層を備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項８】
前記本体は、互いに対して移動するように構成された、第１及び第２の本体部分を備えると共に、前記第１及び第２の本体部分を互いに結合する磁石部分を備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項９】
前記本体の内側面に圧縮性層を更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１０】
前記本体に結合された力センサを更に備え、前記制御回路は、前記指によって印加された圧力に関連付けられた力測定値を、前記力センサを用いて収集するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記力測定値に基づいた前記触覚出力を提供するように構成される、請求項１０に記載の指装着デバイス。
【請求項１２】
前記本体は、側壁部と、前記側壁部を互いに結合する部分とを有し、前記力センサは、前記側壁部のうちの１つに搭載され、前記触覚出力デバイスは、前記側壁部のうちの１つに搭載される、請求項１０に記載の指装着デバイス。
【請求項１３】
前記力センサは、圧電力センサを含む、請求項１０に記載の指装着デバイス。
【請求項１４】
前記力センサは、容量性力センサを含む、請求項１０に記載の指装着デバイス。
【請求項１５】
前記触覚出力デバイスは、圧電触覚出力デバイスを含む、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１６】
前記触覚出力デバイスは、前記制御回路への力センサ入力を収集するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１７】
力センサと、
加速度計とを更に備え、前記制御回路は、前記力センサ及び前記加速度計のうちの選択された１つからの出力の検出に応答して、１〜３００Ｈｚの周波数のパルスで前記触覚出力デバイスを駆動するように構成される、請求項１に記載の指装着電子デバイス。
【請求項１８】
前記触覚出力デバイスは、力センサ測定値を前記制御回路に供給するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１９】
前記触覚出力は、仮想現実触覚出力及び拡張現実触覚出力から成る群から選択される触覚出力を含む、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項２０】
力センサと、
触覚出力デバイスと、
加速度計と
支持構造体を有する指先ユニットであって、前記支持構造体が、前記力センサと、前記触覚出力デバイスと、前記加速度計とに結合された、指先ユニットと、
前記力センサ及び前記加速度計から情報を収集するように構成されると共に、駆動信号を前記触覚出力デバイスへ供給するように構成された制御回路とを備える、指装着デバイス。
【請求項２１】
前記制御回路は、無線回路を備え、前記無線回路を用いて前記制御回路が、前記力センサ及び前記加速度計からの前記情報を無線送信する、請求項２０に記載の指装着デバイス。
【請求項２２】
前記支持構造体は、ユーザの指先に結合するが、前記指先の指の腹の部分は露出されたままとなるように構成されたＵ字型断面外形を有する、請求項２０に記載の指装着デバイス。
【請求項２３】
第１及び第２の部分を伴うＵ字型断面外形を有し、前記第１及び第２の部分が、第３の部分によって結合される側壁を形成する、指装着支持構造体と、
前記第１の部分上に配置された力センサと、
前記第３の部分上に配置された加速度計と、
前記指装着支持構造体に結合された触覚出力デバイスとを備える、装置。
【請求項２４】
前記指装着支持構造体は、前記第１及び第２の部分間の分離距離を調節するために変形するように構成された、変形可能な金属層を有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第３の部分は、前記第１及び第２の部分間の分離距離を調整するために、互いに対して摺動する部分を有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記第３の部分は、電気的に調節可能な可撓性を有する構成要素を含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記指装着支持構造体の動作を追跡するカメラを備え、ビジュアル要素を表示するように構成された、電子デバイスを更に備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記電子デバイスは、前記ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、前記ヘッドマウントデバイスは、前記加速度計からの情報に基づいて、表示された前記ビジュアル要素を前記ディスプレイ上で移動させるように構成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記電子デバイスは、前記ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、前記ヘッドマウントデバイスは、前記力センサからの情報に基づいて、表示された前記ビジュアル要素を前記ディスプレイ上で移動させつつ、フィードバックとして前記触覚出力デバイスを用いて前記触覚出力を供給するように構成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記カメラを用いて追跡されるビジュアルマーカを更に備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記ビジュアルマーカは、前記指装着支持構造体上の赤外発光ダイオードを含む、請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は一般に、電子デバイスに関し、より詳細には、装着型電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ及びヘッドマウントディスプレイシステムなどの電子機器は、手袋などの入出力装置を用いて制御されることがある。手袋は、ユーザの手の動作を検出するセンサを備え得る。ユーザの手の動作は、電子機器を制御することに使用され得る。
【０００３】
電子機器を制御するための入力を収集するために、装着型デバイスを使用することが、課題となることがある。留意されない場合、手袋などのデバイスは、ユーザの周囲の物体を感じる能力に影響を与え、使用は不快であり得て、又はユーザから適切な入力を収集しない可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
指装着デバイスは、制御回路に結合された指装着ユニットを含み得る。制御回路は、外部デバイスを制御するために、指装着ユニットで収集された情報を、外部デバイスに無線送信し得る。制御回路は、ユーザの指に触覚フィードバックなどのフィードバックをもたらすために、指装着ユニットを使用し得る。例えば、制御回路は、外部デバイスから無線で受信した情報に基づいて、ユーザの指に触覚出力を提供し得る。触覚出力は、仮想現実又は拡張現実の触覚出力に対応し得る。
【０００５】
指装着ユニットは、本体をそれぞれ有し得る。本体は、力センサ、加速度計、及び他のセンサなどの構成要素、並びに触覚出力装置のための支持構造体として機能する。動作中、ユーザは、外部の対象と相互作用する間、ユーザの指の先端上に指装着ユニットを着用し得る。
【０００６】
各指装着ユニットの本体は、ユーザの指の爪に隣接して静止する部分に結合された側壁部を有し得る。ユーザの指先は、側壁部分の間で受けられ得る。本体は、金属などの変形可能な材料から形成され得て、又は磁気引力、ばね、若しくは他の構造体を用いて互いに結合された、摺動本体部などの調節可能な構造から形成され得る。これにより、指装着ユニット本体が、異なる指サイズを収容するように調整することが可能になる。
【０００７】
各指装着ユニットの本体は、本体がユーザの指の指先に結合されたとき、各指の指の腹が露出されたままされる、Ｕ字型断面外形を有し得る。制御回路は、センサを用いて、指押圧入力、横方向の指動作入力、及び指タップ入力を収集し、触覚出力デバイスを用いて、触覚出力を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による、指装着デバイスなどの例示的なデバイスの模式図である。
【０００９】
【図２】一実施形態による、ユーザの手、及びユーザの手の指先上の、例示的な指装着デバイスの構成要素の平面図である。
【００１０】
【図３】一実施形態による、ユーザ指上の、例示的な指装着デバイスの断面図である。
【００１１】
【図４】一実施形態よる、例示的な指装着デバイスの斜視図である。
【００１２】
【図５】一実施形態よる、指装着デバイスの使用中のユーザの指の先端の例示図である。
【図６】一実施形態よる、指装着デバイスの使用中のユーザの指の先端の例示図である。
【図７】一実施形態よる、指装着デバイスの使用中のユーザの指の先端の例示図である。
【００１３】
【図８】一実施形態による、例示的な指装着デバイスの断面図である。
【００１４】
【図９】一実施形態による、例示的な指装着デバイスの側面図である。
【００１５】
【図１０】一実施形態による、例示的な指装着デバイスの平面図である。
【００１６】
【図１１】一実施形態による、例示的な圧電ビームデバイスの側断面図である。
【００１７】
【図１２】一実施形態による、例示的な圧電ディスクデバイスの側断面図である。
【００１８】
【図１３】一実施形態による、例示的な容量性力センサの側断面図である。
【００１９】
【図１４】一実施形態よる、指装着デバイスのための例示的な取り付け配置を示す図である。
【図１５】一実施形態よる、指装着デバイスのための例示的な取り付け配置を示す図である。
【図１６】一実施形態よる、指装着デバイスのための例示的な取り付け配置を示す図である。
【００２０】
【図１７】一実施形態による、指装着装置における触覚出力デバイスに供給され得る、例示的な触覚出力駆動信号のグラフである。
【００２１】
【図１８】一実施形態による、ユニットの幅に沿った細長いフレーム構造を形成するワイヤを有する、例示的な指装着ユニットの斜視図である。
【００２２】
【図１９】一実施形態による、空気圧で作動される指グリッパを有する例示的な指装着ユニットの図である。
【００２３】
【図２０】一実施形態による、発泡体又はエラストマーポリマーなどの圧縮可能な材料でライニングされた本体部材を有する、例示的な指装着デバイスの図である。
【００２４】
【図２１】一実施形態による、指装着デバイスの本体の幅を制御する調節スクリューを有する例示的な指装着デバイスの図である。
【００２５】
【図２２】一実施形態による、磁気吸引力によって互いに結合された摺動体部材を有する例示的な指装着デバイスの図である。
【００２６】
【図２３】一実施形態による、デバイス本体の幅を調節するばねを有する例示的な指装着デバイスの図である。
【００２７】
【図２４】一実施形態による、変形可能な本体を有する例示的な指装着デバイスの図である。
【００２８】
【図２５】一実施形態による、指装着デバイス用の例示的なポリマーコートされた変形可能な金属本体部材の側断面図である。
【００２９】
【図２６】一実施形態による、指の先端以外の位置において指に装着された例示的な指装着デバイスの側面図である。
【００３０】
【図２７】一実施形態による、ユーザの指の上面からタッチ入力を収集するための光学センサを有する例示的な指装着デバイスの側面図である。
【００３１】
【図２８】一実施形態による、指装着デバイスが使用されるシステムの較正に、どのようにマーカ使用され得るかを示す線図である。
【００３２】
【図２９】一実施形態による、指装着デバイスを装着したユーザによって、ビジュアル要素がどのように操作され得るかを示す線図である。
【００３３】
【図３０】一実施形態による、ユーザが、指装着デバイスを使用してリスト内の項目を選択中である線図である。
【００３４】
【図３１】一実施形態による、ビジュアルマーカを有する例示的な電子デバイスの斜視図である。
【００３５】
【図３２】一実施形態による、薄くされた中央領域を有する例示的な指装着デバイスの断面図である。
【００３６】
【図３３】一実施形態による、指装着デバイスをユーザの指に固定して使用するための電気的に調節可能な可撓性を有する例示的なレイヤである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
装着型電子デバイスは、ユーザからの入力を収集するために用いられ、ユーザに触覚出力又は他の出力を提供するために使用され得る。例えば、指装着デバイスなどの装着型デバイスは、ユーザがユーザの周囲にある表面と相互作用するとき、ユーザの指からの入力を収集するために使用され得て、これらの相互作用中に、クリック及び他の触覚出力を提供するために使用され得る。このようにして収集された入力は、ユーザがどれだけしっかりと対象物に対して押圧しているのか（指押圧入力）、表面に対するユーザの指の軽いタップに関連付けられた指タップ入力、ユーザがどれだけしっかりその指を横方向に表面を押圧しているのかを示す、せん断力情報などの横方向の指の動作情報、及び他のユーザ入力に関する情報を含み得る。触覚出力は、ユーザに、軽いタップ入力が認識されたことを確認するために、又はそうでなければユーザにフィードバックを提供するために提供され得る。触覚フィードバックは、ユーザがテーブル面などの堅くて平坦面上をタッピングしているときでも、ユーザに、可動ボタン部材を用いて、物理キーボード又は他の入力デバイス上をタッピングする感覚を提供し得る。装着型電子デバイスを用いて、ユーザに提供された触覚出力は、ユーザがヘッドマウントディスプレイ、又はユーザのための仮想現実又は拡張現実の環境を作成する他のデバイスを装着している間に提供される、仮想現実の触覚出力又は拡張現実の触覚出力であり得る。
【００３８】
ユーザが現実世界の対象物を正確に感じることができるように、指装着デバイスは、Ｕ字型断面外形又はユーザの指先の下側の部分が環境に露出可能な他の形状を有し得る。指装着デバイス用のセンサ構成要素は、力センサ、光学センサ、及び他のセンサから構成される。触覚出力デバイスは、圧電アクチュエータ及び触覚出力を提供する他の構成要素を含み得る。いくつかの構成では、圧電デバイス又は他の構成要素は、触覚出力を提供すること（出力信号を用いて駆動されるとき）、及び力センサ入力を収集することの両方のために使用され得る。
【００３９】
指装着デバイスは、仮想現実又は拡張現実システムを制御するために使用され得て、ユーザがテーブル面（例えば、ヘッドマウントディスプレイを用いてテーブル面と一直線に表示されている仮想キーボード面）上に指タップを作っているとき、ユーザに物理キーボード上の相互作用する感覚を提供し得て、ユーザがユーザの指先の横方向の動作のみを用いてジョイスティック型の入力を供給することを可能にし得て、他の機器を制御することに用いられる力センサの測定値（ユーザの指押圧力測定値）を収集し得て、並びに／又は入力を収集すること及び他のシステム環境での触覚出力をユーザに提供することに使用され得る。
【００４０】
図１は、指装着デバイスなどの装着型デバイスを含む例示的なシステムの図である。図１に示すように、システム１２は、電子デバイス２０などの電子機器と相互作用する電子装置１０などの指装着デバイスを含み得る。指装着デバイス１０は、力センサ１６、触覚出力装置１８、及び制御回路１４などのセンサを含み得る。これらのような構成要素は、ユーザの体の一部の上に（例えば、ユーザの指先上に）、筐体構造体（本体構造体又は本体部材と呼ばれる場合がある）を用いて、取り付けられ得る。筐体構造体は、１つ以上の指上に存在するデバイス１０の部分用に形成され得る。例えば、デバイス１０は、個別の本体部材及びユーザの複数の異なる指毎に結合した構成要素を含み得る。筐体構造体は、金属、ポリマー、ファブリック、ガラス、セラミック、他の材料、又はこれらの材料の組合せから形成され得る。いくつかの構成では、無線又は有線リンクが、指先構成要素へ、及び指先構成要素からデバイス１０の他の部分（例えば、ユーザの手の裏側に配置されたデバイス１０の一部）へ、信号を送信するために使用され得る。
【００４１】
所望であれば、デバイス１０は、力センサ１４の他の入出力デバイスを含み得る。例えば、デバイス１０は、光学センサ（例えば、光を検出するセンサ又は光を発光し反射光を検出するセンサ）、画像センサ、状態表示光及びディスプレイ（例えば、１つ以上の領域光を発光する発光ダイオード、画像、文字及びグラフィックス表示用の画素アレイなどのような光に基づく構成要素）を含み得て、ボタン（例えば、電源ボタン及び他の制御ボタン）、オーディオ構成要素（例えば、マイクロフォン、スピーカ、階調発生装置、など）、タッチセンサ、位置、向き、及び／又は動作の検出用のセンサ（例えば、加速度計、コンパスセンサなどの磁気センサ、ジャイロスコープ、これらのセンサの一部又は全部を含む慣性測定ユニット）、指動作を検出する筋肉活動センサ（ＥＭＧ）、並びに／あるいは入力を収集する他の回路を含み得る。
【００４２】
触覚出力デバイス１８は、電磁アクチュエータ（例えば、振動器、リニアソレノイド、など）であり得て、圧電デバイス（例えば、デバイス１０の力検知圧電デバイスとは別個の圧電デバイス、及び／又は触覚出力デバイスと力センサとの両方として機能する圧電デバイス）であり得て、熱誘起物理的変化を用いて触覚出力を生成する構成要素（例えば、形状記憶合金を加熱することによって）であり得て、電気活性ポリマー構成要素であり得て、触覚出力を生成する他の好適な構成要素であり得る。
【００４３】
制御回路１４は、デバイス１０の動作を支援する記憶及び処理回路構成を含み得る。記憶及び処理回路は、非揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ又はソリッドステートドライブを形成するように構成された他の電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、スタティック又はダイナミックランダムアクセスメモリ）などのような記憶装置を含み得る。制御回路１４の処理回路は、センサ及び他の入力デバイスからの入力を収集するために使用され得て、触覚出力デバイス１８などの出力デバイスを制御するためにも使用され得る。処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ及び他の無線通信回路、電力管理ユニット、オーディオチップ、特定用途向け集積回路、などに基づき得る。
【００４４】
制御回路１４は、アンテナ、高周波送受信機回路、並びに電子装置２０などの外部機器との通信を支援する、他の無線通信回路及び／又は有線通信回路を含み得る。制御回路１４は、例えば、無線ローカルエリアネットワークリンク、セルラー電話機リンク、又は他の好適な有線若しくは無線通信リンク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク、ＷｉＦｉ（登録商標）リンク、６０ＧＨｚリンク、など）を介したデバイス２０との双方向通信を支援し得る。装置２０は、例えば、タブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ、セルラー電話機、ヘッドマウントディスプレイなどのヘッドマウントデバイス、装着型機器、腕時計デバイス、セットトップボックス、ゲーミングユニット、テレビ、デスクトップコンピュータ又は他の電子機器に結合されるディスプレイ、音声制御スピーカ、ホームオートメーション機器、アクセサリ（例えば、イヤホン、携帯デバイス用の着脱可能なケース、など）、又は他の電子機器であり得る。デバイス２０は、センサ、ボタン、カメラ、ディスプレイ、及び他の入出力デバイスなどの入出力回路を含み得て、デバイス２０の動作を制御する制御回路（例えば、制御回路１４などの制御回路）を含み得る。制御回路１４は、無線電力回路（例えば、対応するコイルを用いた無線電力送出回路を有する、無線電力送出デバイスから無線で送出された電力を受けとるコイル及び整流器）を含み得る。無線送電動作中（例えば、誘導送電）、無線電力は、デバイス２０に供給され、デバイス２０の負荷回路（例えば、回路１４、装置１８、センサ１６、など）に分配され得る。回路１４は、有線パワーデバイス及び／又はワイヤレス送電デバイスからの電力を貯蔵するエネルギー貯蔵回路（例えば、バッテリ及び／又はコンデンサ）を含み得る。
【００４５】
デバイス２０は、システム１２の１つ以上の付加的なデバイスに結合され得る。例えば、ディスプレイを備えたヘッドマウントデバイスは、視覚コンテンツ（仮想現実コンテンツ及び／又は拡張現実コンテンツ）をユーザに表示するために使用され得る。このヘッドマウントデバイスは、セルラー電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、又は他の機器などの電子装置に、有線及び／又は無線通信リンクを使用して結合され得る。デバイス２０は、デバイス１０と、入力（例えば、ユーザの指位置情報）を収集するため、及び出力（例えば、デバイス内の触覚出力構成要素を用いて）を提供するために、通信し得る。
【００４６】
動作中、デバイス１０の制御回路１４は、力センサ情報及びデバイス２０の制御に用いる他のセンサからデバイス２０への情報などの、ユーザ入力を送信するために通信回路を使用し得る。デバイス１０のセンサ及び他の入力デバイスからの情報並びに／又はデバイス２０からの情報は、制御回路１４によって、触覚出力デバイス１８を有するユーザへ提供される、触覚出力の強度及び持続時間を決定することに、使用され得る。
【００４７】
図２は、ユーザの手及び例示的な指装着デバイスの平面図である。図２に示すように、デバイス１０は、ユーザの指３２に装着された１つ以上の指装着ユニット２２から形成され得る。ユニット２２は、例えば、指３２の先端に装着され得る（例えば、指の爪３４に重ねて）。制御回路１４の一部又は全部は、ユニット２２に含まれ得る、又は別個の筐体構造体内に搭載され得る（例えば、リストバンドの一部、手袋、指無し手袋又はユーザの指先の腹の部分が除去されている手袋などの部分的手袋、など）。信号経路２４などの信号経路は、ユニット２２の回路及び／又はユニット２２の外に配置される制御回路１４などの追加の回路を、相互接続することに使用され得る。
【００４８】
信号経路２４は、有線又は無線リンクを含み得る。有線経路は、例えば、フレキシブルプリント配線などのプリント配線の金属配線を用いて、配線を用いて、織られた、編まれた、又は編組されたファブリック状の導電性の撚線（例えば、配線若しくは金属被覆ポリマー撚線）を用いて、かつ／あるいは他の導電性の信号ラインを用いて、形成され得る。制御回路１４の一部又は全部がユニット２２の外に配置される構成では、信号経路２４などの信号経路は、ユニット２２の回路をこの制御回路に結合するために、ユーザの手３０の一部又は全部にわたって流れ得る。制御回路１０が１つ以上のユニット２２内に配置され、これらのユニット２２が有線又は無線経路２４によって相互接続される構成が、所望であれば、使用され得る。
【００４９】
ユニット２２がユーザの指先上に配置されているとき、ユニット２２の構成要素は、ユーザの指先と外部面との間の接触を検知し得る。いくつかの構成では、ユーザの指先（例えば、ユーザの指先の腹）は、表面と接触し得て、指先が表面と接触している間、ユーザは、図２の横方向２８及び２６などの横方向へ、指先を横に移動させ得る。指先の腹が表面と接触している間の指先の横方向の動作（例えば、接触されている表面の平面に平行な次元での指先の動作）は、１つ以上のユニット２２の構成要素によって検出され得るせん断力を発生させ得る。このことにより、ユーザの指先自体が、図１のデバイス２０などのデバイスにおけるスクリーン上のカーソル又は他の調節可能なシステムの機能を制御し得る、ポインティングデバイスとして使用されること（例えば、ジョイスティックとして使用されること）が可能になる。いくつかの構成では、ユニット２２は、指３２の指先の他の手３０の部分に装着され得る。例えば、ユニット２２は、図２の例示的なユニット２２’によって示されるように、指３２の長さ方向に沿った他の部位に装着され得る。所望であれば、ユニット２２及び２２’は、デバイス１０内で（例えば、複数の指の位置から情報を収集するために）同時に使用され得る。ユニット２２が指３２の先端に装着される例示的な構成が、一例として本明細書で説明されることがあり得る。
【００５０】
ユニット２２は、指３２の指先を部分的に又は全体的に囲み得る。図３は、ユニット２２の本体が指３２を囲む（例えば、ユニット２２が指３２の上側、側面の部分、及び下側の指の腹部分を有する）配置でのユーザの指３２上の例示的な指装着デバイス（ユニット２２）の断面図である。図３のユニット２２は、一例として、ユーザがユニット２２を介して表面を感じることを可能にする、柔軟なエラストマ材料、ファブリック、又は他の弾性材料から形成され得る。所望であれば、センサ、触覚デバイス、及び／又は他の構成要素は、位置３６のような位置の指３２の腹の下に装着され得る。
【００５１】
所望であれば、ユニット２２は、ユニット２２がユーザの指の上部及び／又は側面だけを覆い、ユーザの指先の腹は露出され、デバイス１０の何れの部分によっても覆われないようにする、Ｕ字型断面外形を有し得る。この種の構成のユニット２２により、ユーザがユーザ自身の皮膚で表面に触れることが可能になり得て、それにより、デバイス１０が使用される環境へのユーザの感度を向上させる。例えば、ユーザの指先の上面及び側面のみを覆うユニット２２により、ユーザの指の腹が触れた、表面上の小さな表面欠陥、表面のテクスチャーのわずかな不規則性、及びユーザの指の腹が覆われる構成では不明瞭になり得る他の詳細を検出することが可能になり得る。
【００５２】
図４は、ユニット２２の本体３８がユーザの指先を部分的にのみ囲むように構成された指装着デバイス１０の例示的なユニット２２の斜視図である。図４に示すように、本体３８は、側壁部４０（例えば、ユーザの指の側面に接触する部分）などの側面部と、結合部４２（例えば、ユーザの指先の上部を覆う、又は、いくつかの構成では、ユーザの指先の底部でユーザの指先の腹を覆う、わずかに曲がった部分）などの部分とを含み得る。部分４２は、ユーザの指の対向する左右の側面に隣接する側壁部分４０を支持し得る。任意選択の開口部４４などの開口部が、金属部材又は他の本体３８を形成する構造体を曲げることを容易にするために、本体３８内に形成され得る。本体３８は、本体３８をユーザの指先上に装着することを容易にするために、先細りにされ得る（例えば、本体３８は、幅Ｗ１のより広い部分と、Ｗ１より狭い幅Ｗ２を有するユーザの指の最も外側の先端の、より狭い部分とを有し得る）。
【００５３】
図５は、ユーザの指（例えば、指３２の先端の底部にある指の腹４８）が、表面４６などの外部面上に軽く静止している構成での、図５のユニット２２などの例示的なユニットの端面図である。図５に示すように、ユニット２２の本体３８は、本体３８を指３２に摩擦嵌合により保持する、Ｕ字型断面外形を有し得る。この構成を伴い、Ｕ字型本体３８の開口側は、指の腹４８を露出させるために、下方へ向き得る。
【００５４】
ユーザが指３２を図６に示すように方向５０で横方向へ移動させるとき、せん断力が生成される。力センサ（例えば、側壁４０内の）は、このせん断力を検出し、ユーザの横方向の指の動作を測定するために検出されたせん断力を使用し得る。
【００５５】
図７は、表面４６に対する指押圧入力の力がどのように測定され得るかを示す。ユーザが表面４６に対して指３２を方向５２で下方へ押圧するとき、指３２の部分は、方向５４で（例えば、対称的に）外側へ力を受けることになる。ユニット２２の本体３８の側壁部４０内の力センサは、これらの外側への力を検出することができ、この情報を用いて、方向５２に印加される下方への力の量を定量化できる。
【００５６】
図８は、電気的構成要素の例示的な搭載位置を示す例示的な指装着ユニットの断面図である。図８に示すように、構成要素５６は、本体３８の内側及び／又は外側表面に搭載され得る（例えば、本体３８の側壁部４０及び／又は上部４２）。一例として、力センサは、図６及び７に関連して説明したように、指の力を検出するために側壁部４０に搭載され得る。別の例として、触覚出力デバイス１８は、側壁部４０に搭載され得る（例えば本体３８の、外側面に、対向する内側壁面の対向する力センサに対面する内側面に、部分４２の上部又は下部表面に、）。構成要素５６は、加速度計、又は動作、向き、及び／若しくは指３２の位置を検出する他のセンサを含み得る。例えば、加速度計は、部分４２の上表面に又はユニット２２内の他の部位に配置され得る。ユーザが、デバイス１０に指タップ入力を供給するために、表面４６（図７）上を軽くタップするとき、加速度計は、タップに対応するユニット２２の速度の突然の変化（例えば、測定される加速度におけるピーク）を、検出し得る。力センサと加速度計との両方がデバイス１０内に存在するとき、デバイス１０は、指押圧入力（下方への力）、横方向の指動作入力（せん断力）、及び指タップ入力（加速度計出力信号のピーク）を測定できる。
【００５７】
本体３８によって支持され得る他の構成要素５６は、ユニット２２の位置及び／又は向きのカメラに基づく監視（例えば、デバイス２０又は他の外部機器内の画像センサを用いた位置監視）を容易にするために、部分４２の上面に又は本体３８内の他の部位に、有線及び／又は無線通信回路及び／又は他の回路１４用の構成要素（例えば、本体の部分４２によって支持される回路）、電池、光学センサ（例えば、部分４２上の発光及び光検出構成要素）、歪みゲージ（例えば、部分４２の幅の一部又は全部にわたって延在し、側壁部４０の部分４２に対する移動からもたらされ、部分４２の曲がった形状の平坦化に対応する、ひずみを測定するために、任意選択で部分４２の上面に搭載され得る歪みゲージ）、及び／又は発光ダイオード若しくはパッシブマーカ構造体などの発光デバイスを含む。
【００５８】
図９は、図８の例示的な指装着ユニットの側面図である。図９に示すように、センサ又は他の構成要素５６は、ユニット２２の本体側壁部４０の側面に沿ってセグメント化され得る。所望であれば、本体３８によって支持されるセンサ又は他の構成要素５６は、構成要素５６’などの複数の副構成要素を有し得る。例えば、図９の側壁４０上の力センサ及び／又は触覚装置は、各々が別個のそれぞれの力センサ測定値を生成する、かつ／又は各々が別個のそれぞれの触覚出力を生成する、複数の構成要素５６’を有し得る。これにより、動作中に生み出される力に関するより詳細な測定値が作成されることが可能になり（例えば、ユーザの指の異なる部分が、図７の方向５２の外側へ、どこを押圧するかを比較することによって、ユーザの指の先端内での指の押圧の位置に関する情報を正確に収集することを支援することが可能になる）、より詳細な触覚フィードバックがユーザに提供されることが可能になる。所望であれば、力センサなどの複数のセンサ及び／又は複数の触覚出力デバイス若しくは他の構成要素５６’は、図１０に示すように、本体３８の上部４２に配置され得る。
【００５９】
圧電構成要素は、力センサを形成すること（印加された力を制御回路１４で処理する電気的信号に変換することによって）及び触覚出力デバイスを形成すること（制御回路１４からの電気的信号をユーザの手に印加される力に変換することによって）に使用され得る。例示的な圧電デバイスを図１１に示す。図１１の圧電デバイス６０は、部分６６などのビーム形状の部分を有する支持構造体６８などの支持構造体を有する。圧電レイヤ６２及び６４は、ビーム部分６６の反対の表面に形成され得る。力センサでは、印加される力によるビーム６６の曲がりが、読み取る力を生成するために回路１４を用いて測定及び評価することが可能な、レイヤ６２での圧縮応力、レイヤ６４での引張応力を誘起することになる。触覚出力デバイスでは、レイヤ６２を収縮させ、レイヤ６４を拡張させ、それにより図１２に示すように、ビーム部分６６を反らせる、電圧が、制御回路１４によってレイヤ６２及び６４に印加され得る。所望であれば、構成要素６０などの圧電構成要素は、図１２の例示的なディスク形状などの他の形状を有し得る。この種の配列の力センサでは、軸７０に沿った構成要素６０へ印加される力は、制御回路１４によって測定可能である、レイヤ６２及び６４での圧縮及び引張応力を生成し得る。この種の配列の触覚出力デバイスでは、レイヤ６２及び６４に印加される電気的信号は、構成要素６０を、軸７０に沿って上下に反らせるために使用され得る。
【００６０】
容量性の検知技術は、力を測定するために使用され得る。一例として、図１３の容量性力センサを考える。容量性力センサ７２は、基板７４（例えば、可撓性又は剛性プリント回路、など）のような基板を有する。１つ以上の容量性力センサ８２が、基板７４上に形成され得る。例えば、基板７４上の金属配線から形成された信号ラインを用いて制御回路１４内の容量測定回路に結合された、力センサ構成要素８２の一次元又は二次元のアレイが、基板７４上に形成され得る。各容量性力センサ素子８２は、圧縮可能な材料７８（例えば、ポリマー発泡体、シリコーンなどのエラストマ材料、など）、によって分離される電極７６及び８０などの容量性の力検知電極を有し得る。制御回路１４は、各素子８２の電極対間のキャパシタンスを測定し得る。所与の素子８２上に印加される力に応答して、その素子内の圧縮可能な材料７８は、より薄くなることになり、電極間隔は、低減され、制御回路１４が印加された力の大きさを決定するために測定可能であるキャパシタンスの増大をもたらす。
【００６１】
圧電構成要素を力の検知に使用すること及び／又は触覚出力を提供することに加えてあるいは代わりに、かつ容量性力センサの配置を力の検知に使用することに加えてあるいは代わりに、デバイス１０は、他の力検知及び／又は触覚出力デバイスを使用し得る。例えば、力は、柔軟な圧電性ポリマー、微小電気機械システム（ＭＥＭｓ）、力センサ、歪みゲージ（例えば、部分４２の表面に搭載される平坦な歪みゲージ）、抵抗性力センサ、圧力変動により皮膚の色変化を測定する光学センサ、及び／又は他の力検知構成要素を用いて検知され得る。触覚出力デバイスは、リニアソレノイド、非対称な質量を回転させるモーター、電気活性ポリマー、形状記憶合金に基づくアクチュエータ、空気圧アクチュエータなどの電磁アクチュエータ、及び／又は他の触覚出力構成要素に基づき得る。
【００６２】
図１４に示すように、ユニット２２は、部分４２が指の爪３４に隣接し、指の腹４８が露出される配置で装着され得る。ユニット２２は、ユーザの周囲での対象物を感知するユーザの能力を最大化することが所望されるとき、このように装着され得る。図１５は、ユニット２２が図１４の向きと比較して上下反対で、部分４２が指の腹４８に隣接する、ひっくり返された配置で、どのようにユニット２２が装着され得るかを示す。ユニット２２は、本体３８の触覚出力構成要素と指の腹４８との間を結合して触覚を向上するために、このように装着され得る（例えば、デバイス１０が仮想現実システムで使用されているとき、及び触覚出力がユーザに外部の表面とのユーザの実接触がない状態で提供されているとき）。図１６は、ユニット２２の側壁部が、どのようにフラップ４０Ｐ又は４０Ｐ’などの回転可能なフラップを有し得るかを示す。フラップは、位置４０Ｆ（例えば、触覚出力デバイス又は他の構成要素５６が指の腹４８に隣接する位置）内に回転し得る。
【００６３】
触覚出力は、ユニット２２の触覚出力デバイスの変位での、１つ以上のパルスの形態で提供され得る。図１７は、ユニット２２の触覚出力デバイスを制御に使用され得る型の例示的な駆動信号ＤＲのグラフである。図１７の例では、駆動信号は、接近した間隔のパルス８４の対（例えば、約１００〜３００Ｈｚ、少なくとも１５０Ｈｚ、２５０Ｈｚ以下、又は他の好適な周波数の速さで発生する２つのパルス８４）を含む。図１７のパルス群（群８６）内に２つのパルスが存在するが、所望であれば、より少ない又はより多いパルスが、駆動信号ＤＲ内に含まれ得る。人間の指は、通常、１〜１０００Ｈｚの信号に感度を示し、特に１〜３００Ｈｚの範囲の信号に敏感である。他の周波数の駆動信号ＤＲも、しかしながら、所望であれば、使用され得る。各パルス８４は、面取りされた正弦波の形状、ガウス形、又は他の好適な形状を有し得る。
【００６４】
図１８は、ユニット２２が、本体３８の他の部分の支持を支援するフレーム部材８８を有する、例示的な指装着デバイスの構成の斜視図である。フレーム部材８８は、プラスチック又は金属薄板のレイヤなどの変形可能な構造体と重なる、変形可能な金属ワイヤなどの細長い構造体であり得る。フレーム部材８８の存在により、ユーザの指３２の先端上への本体３８の満足できる摩擦嵌合を生成するために、ユーザが、本体３８を制御可能に変形させることが可能になる。
【００６５】
図１９の例では、空気圧構成要素９０が、本体３８の側壁部４０の内側面に形成されている。膨張時に、空気圧構成要素９０（例えば、気球）は、位置９０’へと拡張し、これによりユニット２２をユーザの指上に保持することを支援する。
【００６６】
図２０は、発泡体又は他の圧縮可能な材料（例えば、シリコーン又は他のエラストマ材料）のレイヤ（レイヤ９２）が、本体３８の側壁部４０及び部分４２の内側面に配置されている、ユニット２２の例示的な構成の図である。ユニット２２がユーザの指上に配置されているとき、圧縮性層９２は、ユーザの指の形状に従い、ユニット２２をユーザの指上に保持することを支援し得る。
【００６７】
図２１は、どのように、ナット９３などのねじが切られた締め具が、本体３８をユーザの指上に固定することを支援するために、本体３８の幅を調整することに使用され得るかを示す。ナット９３は、本体部分４２の部分９８のねじ山で受けられ得る。ナット９３が、軸９４の回りで方向９６に回転されるとき、本体部分４２の部分９８は、ナット９３の回転方向により、引き寄せられる又は押し離されることになる。部分９８が互いの方向へ引かれるとき、本体側壁部４０は、方向１００で内向きに偏倚されることになり、それによりユーザの指での本体側壁部４０と固定ユニット２２との間の分離距離を削減する。
【００６８】
図２２の例では、ユニット２２は、互いに対して摺動する部分を有する。具体的には、本体部分４２は、部分４２−２などの第２の部分に対して摺動する、部分４２−１などの第１の部分を有することで、ユニット２２の幅を調整し、したがって側壁部４０の分離距離を快適なサイズに調整し得る。部分４２−１及び４２−２のエリア１０２は、部分４２−１及び４２−２を同時に保持し、所望の配置でユニット２２をユーザの指上に固定することを支援する、磁気引力を示し得る。
【００６９】
図２３は、どのように、ばね１０４などの偏倚構造体が、方向１００で部分４２−１及び４２−２を互いの方向へ引き寄せ、ユニット２２をユーザの指上に固定するかを示す。
【００７０】
図２４は、本体３８が変形可能な金属層などの変形可能な構造体から形成される、例示的な構成にあるユニット２２の側断面図である。この種の構成により、壁部４０は、ユニット２２をユーザの指上に固定されることが所望されるとき、方向１００で内向きに位置４０’などの位置へ曲げられ得る。この種の構成にある本体３８は、エラストマ材料で被覆された金属層を含み得る。図２５に示すように、例えば、本体３８は、中央の金属層３８Ｍ及びポリマーコーティング層３８Ｐを含む。
【００７１】
図２６は、指３２上にあるが、指３２の先端で指の爪３４と重ならない位置にある、例示的な指装着ユニット（ユニット２２’）の側面図である。デバイス１０は、１つ以上の指装着ユニットを有し得て、これらのユニットは、通常、ユーザの指先、ユーザの指３２上の他の位置、などに配置され得る。
【００７２】
図２７は、どのように、構成要素５６が、ユーザの指３２の裏上のエリア３２Ｔなどのエリアからタッチ入力を収集し得る、光学センサを含み得るかを示す。光学センサは、発光ダイオード、レーザー、又は他の発光構成要素（例えば、赤外発光ダイオード）を含み得て、固体光検出器（例えば、フォトダイオード、ホトトランジスタ、など）などの光検出構成要素を含み得る。発光構成要素は、経路１１０に沿って発光し得て、光検出構成要素は、ユーザの指先又はこれらの経路１１０のうちの１つと交差する他の外部対象物の存在により反射される、経路１１０に沿った反射光を検出し得る。経路１１０は、互いに平行であり得て、かつ／又は斜めの経路（例えば、三角測量を容易にするために）を含み得る。この種の構成では、光学センサからの光学センサ信号を処理することによって、制御回路１４は、エリア３２Ｔでの対象物の位置を測定し得る（例えば、１又は２次元で）。これにより、エリア３２Ｔが小型ポータブルトラックパッドとして用いられることが可能になる。
【００７３】
図２８に示すように、システム１２内の電子装置２０などの外部機器が、１つ以上の７０（例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ、など）のようなセンサを含み得る。電子装置２０は、一例として、拡張現実（複合現実）又は仮想現実のゴーグル（又はメガネ、ヘルメット、若しくは他のヘッドマウント支持構造体）などのヘッドマウントデバイスであり得る。ビジュアルマーカ７２は、ユーザの作業環境内に配置され得る。マーカ７２は、例えば、バーコード、十字記号、又は他の視覚的に識別可能なパターンなどのパッシブビジュアルマーカであり得て、卓上又は他の作業面に適用され得る。所望であれば、マーカ７２は、パッド７４などの作業面パッドの一部として形成され得る。マーカは、指装着デバイス１０上に更に配置され得る（例えば、図２８のユニット２２を参照のこと）。
【００７４】
マーカ７２は、所望であれば、カメラを用いて検出される発光構成要素（例えば、識別可能な変調コードを用いて変調された可視発光ダイオード及び／又は赤外発光ダイオード）を含み得る。マーカ７２は、ユーザがシステム１２内のコンピュータ又は他の機器と対話しているとき、システム１０にユーザの仮想作業面及びユーザの指の１つ以上の位置を通知することを支援し得る。
【００７５】
ユニット２２上のビジュアルマーカ７２及び／又はユニット２２内の慣性測定ユニット（例えば、加速度計、コンパス、及び／又はジャイロスコープ）は、ユーザの作業エリア上のマーカ７２に対するユーザの指位置（例えば、指装着ユニット２２の位置）を追跡することに使用され得る。同時に、システム１０は、ユーザのために関連する視覚的コンテンツを表示し得る。ユーザは、力入力、動作入力（例えば、エアージェスチャ）、タップ、せん断力入力、並びにユニット２２内の慣性測定ユニット及び／又はデバイス１０内の力センサと他のセンサとによって、ユニット２２から収集された他の入力を供給することによって、表示された視覚的コンテンツと対話し得る。
【００７６】
例えば、指装着ユニット２２のマーカ７２に対する位置に関する情報は、システム１０の動作中、デバイス２０内の制御回路又はシステム１０内の他の電子機器（例えば、コンピュータ、セルラー電話機、又はデバイス２０に結合された他の電子デバイス）によって収集され得て、一方、ユーザが、表示されたビジュアル要素を、選択した（例えば、強調表示した）、移動させた、又はそうでなければ操作したこと、及び／あるいはシステム１２にコマンドを供給したことを示す、力入力、ジェスチャ入力（例えば、タップ、三次元エアージェスチャ、など）について、ユニット２２を監視し得る。一例として、ユーザは、視覚的コンテンツを左に移動させるために、左手を振るなどのエアージェスチャを行い得る。システム１０は、ユニット２２の慣性測定ユニットを、左手を振るジェスチャを検出するために使用し得て、左手を振るジェスチャに応答して、デバイス２０のディスプレイでユーザに提示されつつあるビジュアル要素を、移動させることができる。別の例として、ユーザは、ユーザの視野内のビジュアル要素を、その要素をタッピングすることによって、選択し得る。
【００７７】
このようにしてデバイス２０の制御回路、及び／又はシステム１０の他の制御回路により、ユーザが、ユーザによって見られつつあるビジュアル要素（例えば、仮想現実コンテンツ、又は拡張現実のゴーグル若しくはディスプレイを用いた他のデバイス２０などのヘッドマウントデバイスにより提示されつつある他の視覚的コンテンツ）を操作することが可能になり得る。所望であれば、カメラ７０などのカメラは、ユーザの目に向かい得る（例えば、カメラ７０又は他の視覚的追跡機器は、視線追跡システムの一部を形成し得る）。カメラ及び／又は視線追跡システムの他の回路は、ユーザが現実世界の対象物及び視覚的コンテンツを見つつある、方向を監視し得る。一例として、カメラは、ユーザがデバイス２０によって提示される仮想コンテンツと対話するとき、及びユーザが現実生活のコンテンツと対話するとき、ユーザの目の注視点（視線方向）を監視するために使用され得る。デバイス２０の制御回路、ユニット２２、又は他の電子機器は、ユーザの視線が特定の位置に留まる時間を測定し得て、この注視点情報を、仮想オブジェクトの選択の時の決定に、使用し得る。仮想オブジェクトはまた、ユーザが特定の対象物を見ていることが判定されたとき（例えば、注視点情報を分析することによって）、及び見ている特定の対象物を選択するために、ユーザが、音声コマンド、指入力、ボタン押下入力、又は他のユーザ入力を行ったと判定されたとき、選択され得る。注視点情報はまた、ドラッグアンドドロップ動作中に使用され得る（例えば、注視点の移動により、仮想オブジェクトをあるシーンのある位置から別の位置に移動させるために）。
【００７８】
図２９は、どのように、ビジュアル要素が、指３２上に指装着デバイス２２を装着しているユーザによって、操作され得るかを示す図である。例示的な要素７６などのビジュアル要素（例えば、デスクトップアプリケーションを提示するアイコン、ファイルフォルダ、メディアファイル若しくは他のファイル、又は他の情報）が、デバイス２０内のディスプレイを用いて表示され得る。作業空間７４が、所望であれば、マーカ７２を有し得る。ユーザは、タップ、力入力、持続的タッチ入力、エアージェスチャ、並びに／あるいはユニット２２及び／又はデバイス２０のカメラのようなシステム１２の他の機器を使用して検出される、他のユーザ入力を用いて、視覚的項目を選択し得る。
【００７９】
例示的な要素７６などの視覚的項目は、選択され（例えば、アプリケーションを起動するために、項目を強調表示するために、など）、移動され、削除され、マーキングされ得て、かつ／又はそうでなければ、ジェスチャ（例えば、ドラッグアンドドロップのジェスチャ、など）及び他のユーザ入力を用いて、ユーザによって操作され得る。例えば、ユーザは、入力デバイスとして指３２の先端を用いて、ビジュアル要素７６を、作業空間７４の位置７８へ、ドラッグアンドドロップし得る（一方、指３２の先端の位置は、ユニット２２を用いて監視される）。指３２上のユニット２２は、触覚出力を提供し得る（例えば、ユーザが所定の境界を通り越して要素７６をドラッグするとき仮想戻り止めをもたらすフィードバック）。このフィードバックは、視覚的フィードバックを伴い得る（例えば、触覚フィードバックと同期された、素子７６の外観の色及び他の様相の変化）。所望であれば、デバイス２０は、ビジュアル要素を、仮想作業空間７４’によって示されるように、ユーザの前方に上方（並びに、所望であれば、左右側、及び／又は背後）へ延在する、仮想作業空間に表示し得る。ユーザは、ビジュアル要素７６を、仮想作業空間７４’内の位置へドラッグアンドドロップし得る（例えば、素子７６を位置８０に配置するために）。作業空間７４’内の項目は、エアージェスチャ又は他の入力（例えば、音声入力、など）を用いて、操作され得る。例えば、ユーザは、作業空間７４’内の項目を右に移動させるために、右へのスワイプを使用し得る。
【００８０】
ユーザが仮想コンテンツとユニット２２を用いて対話するとき、ユーザは、テーブル面又は他の表面に、指３２の表面で接触し得る。例えば、指３２の先端の底部の指の腹４８の指腹部は、テーブル面と接触し得て、指３２によって付与される力によって圧縮され得る。指押圧入力を供給するとき、疲労を軽減し、ユーザの経験を向上させるために、ユーザが電子デバイスに入力を供給するときにユーザの指にかかる力は、ユーザの指に結合された構成要素及び／又は電子デバイス内の構成要素を用いて修正され得る。一例として、ユニット２２などの指装着デバイス内の構成要素は、ユーザの指と入力面（作業空間７４に関連付けられた面）との間の衝撃を和らげることを、支援するために使用され得る。
【００８１】
修正されない指の衝撃事象は、急激な力対変位の形（例えば、比較的短い距離を入力面に向かって移動するときに、ユーザの指上に急速に立ち上がる力）によって特徴づけられ得る。これらの力を修正することによって、ユーザは、物理ボタン上のクリックのアクションを模倣する指感覚、及び／又は他の指感覚を用いて、より柔軟な指と入力面との相互作用が与えられ得る。ある例示的な構成を用いて、ユニット２２内のアクチュエータ（例えば、圧電アクチュエータ、電気機械アクチュエータ）は、指先が表面にタッチする直前に、ユーザの指先を圧縮し得て（又は圧縮しない）、それにより指先が表面に接触したときのユーザの経験を選択的に修正する。例えば、ユニット２２の左右のアクチュエータが、指の腹４８が表面４６にタッチする直前に、指３２上で内向きに圧縮する場合、それにより指３２の指腹部が、接触の前に表面４６に向かって突き出され、ユーザは、アクチュエータが指上で内向きに圧縮しなかった場合に比べて、より軽減された表面４６との衝撃を経験し得る。これらのような修正は、ユーザが仮想コンテンツと対話するとき、動的に行われ得る。
【００８２】
図３０は、ビジュアル要素７６が、複数の項目を含むリストであり得る様子を示す。リスト中の所望の項目は、指３２を、所望の項目の上方に所定の時間以上留まらせる（遅らせる）ことによって、選択され得る（例示的な選択された項目７６Ｈによって示されるように）。システム１０によって収集された指の位置情報（例えば、ユニット２２の慣性測定値、ユニット２２のマーカのカメラ測定、など）は、どのリストの項目が選択され、強調表示されることになるかを判定することなどに使用され得る。ジェスチャは項目をスクロールするために用いられ得る。
【００８３】
所望であれば、システム１０（例えば、デバイス２０のカメラ、など）は、ユニット２２の位置を、光学的検知を用いて、検出し得る。図３１に示すように、ユニット２２は、ビジュアルマーカ７２（例えば、パッシブマーカ、可視又は赤外発光ダイオード、など）を含み得る。マーカ７２は、部分４２及び４０などのデバイス１０内のユニット２２の部分に配置され得る。マーカ７２は、不明瞭な位置データの作成を避けることを支援するために、認識可能な非対称パターンで構成され得る。
【００８４】
図３２は、上部部分４２が、構成要素５６が収容されている、厚い部分４２Ｎと、薄い部分４２Ｔなどの曲げることを容易にする薄い部分とを有する、例示的な構成にあるユニット２２の側断面図である。薄い部分４２Ｔは、金属、ポリマー、などの弾性材料及び／又は他の材料から形成され得て、部分４２Ｎ間に挿入され得る。
【００８５】
所望であれば薄い部分４２Ｔ及び／又はユニット２２の他の部分は、調節可能な可撓性を有する構成要素から形成され得る。調節可能な可撓性を有する例示的な構成要素が、図３３に示されている。図３３に示すように、構成要素８０（例えば、電気的に調節可能な可撓性を有するレイヤ）は、電極８４が介挿された電気活性ポリマーの複数のレイヤ８２を有し得る。電極８４に小信号が印加されるとき又は信号が印加されないとき、レイヤ８２は、互いに対して滑り得て、構成要素８０は、可撓性を有する。より大きな信号が電極８４に印加されるとき、レイヤ８２は位置が固定され、構成要素８０は可撓性を有さないことになる。構成要素８０は、図３２のユニット２２の部分４２Ｔに配置され得る。電圧が印加されないとき、部分４２Ｔは、曲がることが可能であり、ユニット２２がユーザの指上に配置されることを可能にする。ユニット２２が、ユーザの指上に配置されたあと、ユニット２２は、制御信号を電極８４に印加することにより、指上の位置に固定され得る。
【００８６】
一実施形態によれば、ユーザの指に装着されるように構成され、その指は、一面に指の爪を、反対の面に指の腹を伴う指先を有する、指装着デバイスであって、指先に結合するように構成され、その指先の指の爪を覆い、その指先の指の腹を露出されたままにする本体と、本体と結合された触覚出力デバイスと、触覚出力をユーザの指に触覚出力デバイスを用いて提供するように構成された制御回路とを含む、指装着デバイスが提供される。
【００８７】
別の実施形態によれば、制御回路は、加速度計を用いて指タップ入力を収集するように構成される。
【００８８】
別の実施形態によれば、指装着デバイスは、力センサを含み、制御回路は、指で表面に印加された指圧に関連付けられた、力センサからの指タップ情報及び力情報を無線送信するように構成された、無線通信回路を含む。
【００８９】
別の実施形態によれば、指装着デバイスは、本体に結合された光学センサを含む。
【００９０】
別の実施形態によれば、指装着デバイスは、本体に結合された発光ダイオードを含む。
【００９１】
別の実施形態によれば、本体は、互いに対し移動するように構成された第１及び第２の本体部分を含み、指装着デバイスは、第１及び第２の本体部分を引き寄せるように構成された、第１及び第２の本体部分間を連結する、偏倚構造体を含む。
【００９２】
別の実施形態によれば、本体は、ポリマーで被覆された変形可能な金属層を含む。
【００９３】
別の実施形態によれば、本体は、互いに対して移動するように構成された、第１及び第２の本体部分を含み、第１及び第２の本体部分を互いに結合する磁石部分を含む。
【００９４】
別の実施形態によれば、指装着デバイスは、本体の内側面に圧縮性層を含む。
【００９５】
別の実施形態によれば、指装着デバイスは、本体に結合された力センサを含み、制御回路は、指によって印加された圧力に関連付けられた力測定値を、力センサを用いて収集するように構成される。
【００９６】
別の実施形態によれば、制御回路は、力測定値に基づいた触覚出力を提供するように構成される。
【００９７】
別の実施形態によれば、本体は、側壁部と、側壁部を互いに結合する部分とを有し、力センサは、側壁部のうちの１つに搭載され、触覚出力デバイスは、側壁部のうちの１つに搭載される。
【００９８】
別の実施形態によれば、力センサは、圧電力センサを含む。
【００９９】
別の実施形態によれば、力センサは、容量性力センサを含む。
【０１００】
別の実施形態によれば、触覚出力デバイスは、圧電触覚出力デバイスを含む。
【０１０１】
別の実施形態によれば、触覚出力デバイスは、制御回路への力センサ入力を収集するように構成される。
【０１０２】
別の実施形態によれば、指装着電子デバイスは、力センサと加速度計とを含み、制御回路は、力センサ及び加速度計のうちの選択された１つからの出力の検出に応答して、１〜３００Ｈｚの周波数のパルスで触覚出力デバイスを駆動するように構成される。
【０１０３】
別の実施形態によれば、触覚出力デバイスは、力センサ測定値を制御回路に供給するように構成される。
【０１０４】
別の実施形態によれば、触覚出力は、仮想現実触覚出力及び拡張現実触覚出力から成る群から選択される触覚出力を含む。
【０１０５】
一実施形態によれば、力センサと、触覚出力デバイスと、加速度計と、支持構造体を有する指先ユニットであって、支持構造体が、力センサと、触覚出力デバイスと、加速度計とに結合された、指先ユニットと、力センサ及び加速度計から情報を収集するように構成されると共に、駆動信号を触覚出力デバイスへ供給するように構成された制御回路とを含む、指装着デバイスが提供される。
【０１０６】
別の実施形態によれば、制御回路は、それを用いて制御回路が、力センサ及び加速度計からの情報を無線送信する、無線回路を有する。
【０１０７】
別の実施形態によれば、支持構造体は、ユーザの指先に結合するが、指先の指の腹の部分は露出されたままとなるように構成されたＵ字型断面外形を有する。
【０１０８】
一実施形態によれば、第１及び第２の部分を伴うＵ字型断面外形を有し、第１及び第２の部分が、第３の部分によって結合される側壁を形成する、指装着支持構造体と、第１の部分上に配置された力センサと、第３の部分上に配置された加速度計と、指装着支持構造体に結合された触覚出力デバイスとを含む、装置が提供される。
【０１０９】
別の実施形態によれば、指装着支持構造体は、第１及び第２の部分間の分離距離を調節するために変形するように構成された、変形可能な金属層を有する。
【０１１０】
別の実施形態によれば、第３の部分は、第１及び第２の部分間の分離距離を調整するために、互いに対して摺動する部分を有する。
【０１１１】
別の実施形態によれば、第３の部分は、電気的に調節可能な可撓性を有する構成要素を含む。
【０１１２】
別の実施形態によれば、この装置は、指装着支持構造体の動作を追跡するカメラを有し、ビジュアル要素を表示するように構成された、電子デバイスを含む。
【０１１３】
別の実施形態によれば、この電子デバイスは、ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、ヘッドマウントデバイスは、加速度計からの情報に基づいて、表示されたビジュアル要素をディスプレイ上で移動させるように構成される。
【０１１４】
別の実施形態によれば、この電子デバイスは、ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、ヘッドマウントデバイスは、力センサからの情報に基づいて、表示されたビジュアル要素をディスプレイ上で移動させつつ、フィードバックとして触覚出力デバイスを用いて触覚出力を供給するように構成される。
【０１１５】
別の実施形態によれば、この装置は、カメラを用いて追跡されるビジュアルマーカを含む。
【０１１６】
別の実施形態によれば、このビジュアルマーカは、指装着支持構造体上の赤外発光ダイオードを含む。
【０１１７】
前述は、単に例示であり、多様な変更が、説明された実施形態になされ得る。前述の実施形態は、個別に又は任意の組合せで実施され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの指に装着されるように構成され、前記指は、一面に指の爪を、反対の面に指の腹を有する指先を有する指装着デバイスであって、
前記指先に結合するように構成され、前記指先の前記指の爪を覆い、前記指先の前記指の腹を露出されたままにする本体と、
前記本体と結合された触覚出力デバイスと、
触覚出力を前記ユーザの指に、前記触覚出力デバイスを用いて提供するように構成された制御回路とを、備える、指装着デバイス。
【請求項２】
前記本体に結合された加速度計であって、前記制御回路が、前記加速度計を用いて指タップ入力を収集するように構成された、加速度計と、
力センサとを更に備え、前記制御回路は、前記指で表面に印加された指圧に関連付けられた、前記力センサからの指タップ情報及び力情報を無線送信するように構成された無線通信回路を含む、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項３】
前記本体と結合された光学センサと、
前記本体に結合された発光ダイオードとを更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項４】
前記本体は、互いに対し移動するように構成された第１及び第２の本体部分を備え、前記指装着デバイスは、前記第１及び第２の本体部分を引き寄せるように構成された、前記第１及び第２の本体部分間を連結する、偏倚構造体を更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項５】
前記本体は、ポリマーで被覆された変形可能な金属層を備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項６】
前記本体は、互いに対して移動するように構成された、第１及び第２の本体部分を備えると共に、前記第１及び第２の本体部分を互いに結合する磁石部分を備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項７】
前記本体の内側面に圧縮性層を更に備える、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項８】
前記本体に結合された力センサを更に備え、前記制御回路は、前記指によって印加された圧力に関連付けられた力測定値を、前記力センサを用いて収集するように構成されると共に、前記制御回路は、前記力測定値に基づいて前記触覚出力を提供するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項９】
前記本体は、側壁部と、前記側壁部を互いに結合する部分とを有し、前記力センサは、前記側壁部のうちの１つに搭載され、前記触覚出力デバイスは、前記側壁部のうちの１つに搭載される、請求項８に記載の指装着デバイス。
【請求項１０】
前記力センサは、圧電力センサ及び容量性力センサから成る群から選択される、請求項８に記載の指装着デバイス。
【請求項１１】
前記触覚出力デバイスは、圧電触覚出力デバイスを含む、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１２】
力センサと、
加速度計とを更に備え、前記制御回路は、前記力センサ及び前記加速度計のうちの選択された１つからの出力の検出に応答して、１〜３００Ｈｚの周波数のパルスで前記触覚出力デバイスを駆動するように構成される、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１３】
前記触覚出力デバイスは、力センサ測定値を前記制御回路に供給するように構成され、前記触覚出力は、仮想現実触覚出力及び拡張現実触覚出力から成る群から選択される触覚出力を含む、請求項１に記載の指装着デバイス。
【請求項１４】
力センサと、
触覚出力デバイスと、
加速度計と
支持構造体を有する指先ユニットであって、前記支持構造体が、前記力センサと、前記触覚出力デバイスと、前記加速度計とに結合された、指先ユニットと
前記力センサ及び前記加速度計から情報を収集するように構成されると共に、駆動信号を前記触覚出力デバイスへ供給するように構成された制御回路とを備え、前記制御回路は、無線回路を備え、前記無線回路を用いて前記制御回路が、前記力センサ及び前記加速度計からの前記情報を無線送信し、前記支持構造体は、ユーザの指先に結合するが、前記指先の指の腹の部分は露出されたままとなるように構成されたＵ字型断面外形を有する、指装着デバイス。
【請求項１５】
第１及び第２の部分を伴うＵ字型断面外形を有し、前記第１及び第２の部分が、第３の部分によって結合される側壁を形成する、指装着支持構造体と、
前記第１の部分上に配置された力センサと、
前記第３の部分上に配置された加速度計と、
前記指装着支持構造体に結合された触覚出力デバイスとを備える、装置。
【請求項１６】
前記指装着支持構造体は、前記第１及び第２の部分間の分離距離を調節するために変形するように構成された、変形可能な金属層を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第３の部分は、前記第１及び第２の部分間の分離距離を調整するために、互いに対して摺動する部分を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３の部分は、電気的に調節可能な可撓性を有する構成要素を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記指装着支持構造体の動作を追跡するカメラを有し、ビジュアル要素を表示するように構成された、電子デバイスを更に備え、前記電子デバイスは、前記ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、前記ヘッドマウントデバイスは、前記加速度計からの情報に基づいて、表示された前記ビジュアル要素を前記ディスプレイ上で移動させるように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記指装着支持構造体の動作を追跡するカメラを有し、ビジュアル要素を表示するように構成された、電子デバイスであって、前記電子デバイスは、前記ビジュアル要素を表示するディスプレイを有するヘッドマウントデバイスを含み、前記ヘッドマウントデバイスは、前記力センサからの情報に基づいて、表示された前記ビジュアル要素を前記ディスプレイ上で移動させつつ、フィードバックとして前記触覚出力デバイスを用いて触覚出力を供給するように構成された、電子デバイスと、
前記カメラを用いて追跡されるビジュアルマーカであって、前記ビジュアルマーカは、前記指装着支持構造体上の赤外発光ダイオードを含む、ビジュアルマーカとを更に備える、請求項１５に記載の装置。
【国際調査報告】
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